Sensorer för högfrekventa mätningar i sjöar, vattendrag och vattenverk

Senast ändrad: 06 november 2024
Två personer monterar sensor under bilbro. Foto.

Grejen med rinnande vatten är att det förändras. Hela tiden. Så när vi vill veta vad som händer i ett rinnande vatten, räcker inte enstaka prover. Då behöver vi sensorer som hjälper oss att följa vad som händer i vattnet.

Att beskriva rinnande vatten som ständigt förändras med bara ögonblicksbilder är en återkommande utmaning inom miljöövervakningen. Ögonblicksbilderna får vi genom en månadsvisa provtagning. De fyller sin funktion när vi tittar på trender över tid men gör det svårt att säga något om de snabba förändringar som kan ske i luckan mellan provtagningarna.

Med sensorer som kontinuerligt mäter vattenkvalitet, minskar vi luckorna mellan prover från en månad till en kvart. Stora möjligheter finns för framtidens miljöövervakning men även en del utmaningar.

Med sensorer kan vi mäta snabba förändringar i rinnande vatten

Snabba förändringar och hög variation i vattenkemin har ibland att göra med väder, exempelvis kraftig nederbörd, men också vattenflöde eller mänskliga aktiviteter. Vattenkemin blir påverkad av exempelvis jorderosion, pulser av näring eller ämnen från omkringliggande mark som exempelvis gör att vattnet får lågt pH.

Genom att mäta variationen i vattenkemin kan vi få större förståelse för vad som påverkar den och varför detta sker. När och varför lösgörs jordpartiklar och hamnar i vattendraget? När sjunker syrenivån till nivåer som kan skada djurlivet i vattendraget?

Exempel på data från sensor respektive grab samples. Diagram.

Figur 1. Röda punkter markerar månadsvisa stickprover av totalfosfor, den grå linjen visar sensormätta värden (av turbiditet som kan användas till att beräkna fosfor).

Det här mäter sensorerna

För att beskriva vattnet vid olika förhållanden, mäter vi en rad olika ämnen med våra sensorer. Det kan röra sig om parametrar som temperatur, pH och grumlighet. De här parametrarna är intressanta eftersom de tillsammans talar om för oss hur olika aktiviteter och processer påverkar vattnet och vattenmiljöns växt- och djurliv.

Användningsområden-sensorer.jpg

Ett exempel är när snön smälter snabbt på våren, vet vi att det påverkar pH i vattnet. Men vi vill också veta mer om när det är alldeles för lågt pH för djur och växter? Och hur länge effekten av den snabba snösmältningen stannar?

Andra parametrar vi mäter är nitrat, organiskt material, elektrisk ledningsförmåga (konduktivitet), löst syre.

Det här är våra sensorer

Placering av sensorer. Karta.Vi har åtta sensorer utplacerade över hela Sverige, för att fånga allt dynamik i erosion, variation i näringsläckage, men också för att utvärdera åtgärder. Platserna är valda för att ge oss data från vattendrag som blir påverkade av olika processer och aktiviteter, t.ex. erosion, jordbruk, eller påverkan från staden. Fem av sensorerna finansieras av HaV (Havs- och vattenmyndigheten) som ett utvecklingsprojekt i den nationella miljöövervakningen. Två av sensorerna finansieras av EU-Life IP-projektet Rich Waters.

Våra sensorer är in-situ, vilket betyder ”på plats”. Det innebär att våra sensorer är placerade i vattendragen under hela året och ger oss möjlighet att få inblick i den händelserika tiden kring snösmältning och vårflöde. För att de inte ska skadas av is under vintern, behöver de monteras tillräckligt långt under ytan. Ofta placerar vi in-situ-sensorer i ett långt rör och monterar det i strandkanten.

Resultat från flera av våra sensorer finns sammanställda i årsrapporter som kan laddas ner via länken nedan.

Mätningar i Fyrisån

Vi har en sensor placerad i Fyrisåns mynning vid Flottsund. Den här sensorn mäter hur vattnet blir påverkat av aktiviteter och processer från både jordbruk, stadsmiljö och avloppsreningsverk.

Fyrisån är ett intressant vattendrag att följa, eftersom vattnet rinner ut mot Mälaren och sedan Östersjön med sina många ekosystemtjänster. Mälaren är ju t.ex. dricksvattentäkt för cirka två miljoner människor och även viktig för rekreation.

Vår sensor i Fyrisån mäter vattentemperatur, konduktivitet, pH, turbiditet, organiskt material, löst syre och nitrat.  Konduktivitet och syrenivå kan hjälpa oss att se om vi har något ämne som förorenar vattnet och skapar sämre förhållanden för djurlivet, exempelvis låga syrenivåer. Eftersom Fyrisån rinner genom jordbrukslandskap med hög lerhalt i marken kan vi också använda mätningarna av grumlighet (turbiditet) för att se variation i suspenderat material och totalfosfor (TP), vi mäter även nitrat som också påverkas av både jordbruk och avloppsreningsverket.

Via den här länken kan du se sensorns aktuella mätningar av temperatur, konduktivitet och turbiditet i Fyrisåns mynning vid Flottsund. Som ett exempel på hur viktig temperaturen kan vara, vill vi nämna att Upplands landskapsfisk asp vandrar uppför åarna på våren när vattnet når en temperatur kring 5 °C. Är du nyfiken på att veta mer om temperatur? Det hittar du på sidan om temperatur.

Relaterade sidor:

Kontaktinformation

Aktuella mätningar som visas på webben

Figurer över aktuella mätningar i Fyrisån vid Flottsund (temperatur, syrgashalt, turbiditet och vattennivå ovanför sensorn). Vi har också särskilda webbsidor med mer information om syrgas, temperatur, turbiditet.

Figurer över aktuella mätningar i Hågaån vid Lurbo (temperatur, syrgashalt, turbiditet och vattennivå ovanför sensorn).

Figurer över aktuella mätningar i IM- och SITES-området Aneboda i Småland: grundvattennivå och vattenföring, temperaturer och grundvattennivå senaste veckan, luft- och marktemperaturer

Årsrapporter med sensordata

Nyhetsartiklar om sensorer

Att använda sensorer

Lannergård & Fölster (2023). In-situ sensorers användning i nationell miljöövervakning, Rapport / Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för vatten och miljö, 2023:3

Jens Fölster, Emma Lannergård, Stephan Valley och Mikael Olshammar (2019). Sensorer för vattenkvalitet i miljöövervakning av vattendrag, hur användbara är de i praktiken? (pdf) Rapport / Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för vatten och miljö, 2019:10

Vetenskapliga referenser – för vetenskaplig fördjupning

  1. Lannergård, E. E., Fölster, J., & Futter, M. N. (2021). Turbidity-discharge hysteresis in a meso-scale catchment: The importance of intermediate scale events. Hydrological Processes, 35( 12), e14435. https://doi.org/10.1002/hyp.14435
  2. Lannergård,E. E., Ledesma, J.L.J., Fölster, J., Futter, M.N. (2019) An evaluation of high frequency turbidity as a proxy for riverine total phosphorus concentrations, Science of The Total Environment,
    Volume 651, Part 1, Pages 103-113, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.127.
  3. Villa A, Fölster J, Kyllmar K. (2019). Determining suspended solids and total phosphorus from turbidity: comparison of high-frequency sampling with conventional monitoring methods. Environ Monit Assess. 191(10):605., doi: 10.1007/s10661-019-7775-7. 
  4. S. Hoffmeister, K. R. Murphy, C. Cascone, J. L. J. Ledesma and S. J. Köhler (2020). Evaluating the accuracy of two in situ optical sensors to estimate DOC concentrations for drinking water production. Environ. Sci.: Water Res. Technol., 2020, 6, 2891-2901, https://doi.org/10.1039/D0EW00150C
  5. C. Cascone, K. R. Murphy, H. Markensten, J. S. Kern, C. Schleich, A. Keucken and S. J. Köhler (2022). AbspectroscoPY, a Python toolbox for absorbance-based sensor data in water quality monitoring, Environ. Sci.: Water Res. Technol., 8, 836-848, https://doi.org/10.1039/D1EW00416F

Vårt arbete med sensorer finansieras främst av Havs- och vattenmyndigheten, men också av forskningsprojekt.

Projekt där vi använder sensorer

Vi använder sensorer i ett flertal projekt både inom forskning och miljöanalys till exempel:

  • Turbiditet i vattendrag mäts för att komplettera stickprover för labanalys för att förbättra transportberäkningar och ge ökad processförståelse för suspenderat material och fosfor. Detta görs bland annat i projektet LifeIP Rich Waters och i Sävjaån.
  • Syrgas mäts i vattendrag för att indikera syrgasbrist och för att ur dygnsvariationen beräkna nedbrytningen av organiskt kol.
  • Klorofyll mäts i Mälaren för att följa tidsvariationen av växtplanktonmängden.